中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)媒體報道，德克薩斯州的電網(wǎng)在今年2月遭遇冬季風(fēng)暴之后導(dǎo)致大規(guī)模長期停電，使該州多地企業(yè)和居民的供電中斷長達一周。德克薩斯州停電事件也成為令人關(guān)注的頭條新聞，而行業(yè)人士更加關(guān)注的是德克薩斯州獨立運營的電力系統(tǒng)的局限性和脆弱性。
這一悲劇性事件造成德克薩斯州大約30人死亡，美國政界人士和媒體隨后對于該州采用可再生能源發(fā)電設(shè)施供電進行了指責(zé)。行業(yè)專家指出，實際上，該州的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電設(shè)施在停電期間表現(xiàn)都超出了電網(wǎng)運營商的預(yù)期，而表現(xiàn)不佳的火力發(fā)電設(shè)施仍然占德克薩斯州發(fā)電組合的絕大多數(shù)。
圍繞可再生能源發(fā)電設(shè)施受到天氣影響導(dǎo)致大規(guī)模停電的負(fù)面消息和討論仍在蔓延，其實發(fā)現(xiàn)真相并不難，在許多情況下，人們需要擺脫某種特定的偏見或思維方式。
德克薩斯州的達拉斯在2021年2月遭遇冬季風(fēng)暴的襲擊
美國可再生能源理事會（ACORE）總裁兼首席執(zhí)行官Gregory Wetstone在此期間發(fā)給媒體的一份聲明中表示，“此次大規(guī)模停電并不是由于該州實施能源轉(zhuǎn)型造成的，而是陳舊過時的電網(wǎng)無法處理受到氣候驅(qū)動的極端天氣事件。管理和運營該州電網(wǎng)的德克薩斯州電力可靠性委員會（ERCOT）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，化石燃料發(fā)電量占據(jù)該州電力大部分?！?
Wetstone表示，這個大規(guī)模停電事件凸顯了對電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進行關(guān)鍵投資的重要性。他指出，雖然德克薩斯州的孤立運營的電網(wǎng)遭受了大規(guī)模停電事件，但在其他州，例如國中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運營商(MISO)服務(wù)區(qū)域的電網(wǎng)并沒有發(fā)生停電事件，這主要是因為其電網(wǎng)與其東部的PJM電網(wǎng)相連，可以獲得7GW電能。
FlexGen公司在德克薩斯州部署的一個10MW/11MWh電池儲能項目
儲能系統(tǒng)如何應(yīng)對德克薩斯州停電事件？
德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)服務(wù)的儲能市場在過去一兩年中發(fā)展非常迅速，成為儲能開發(fā)商部署電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)主要目的。雖然在德州部署的電池儲能系統(tǒng)可以提供短時輔助服務(wù)，但就對電力系統(tǒng)的總體規(guī)模而言，其貢獻還很小。正如研究機構(gòu)IHS Markit公司天然氣、電力和能源期貨團隊副總監(jiān)Sam Huntington解釋的那樣，該州電力市場采用的是一種只提供能源而不交付容量的設(shè)計，這產(chǎn)生了一些獨特的業(yè)務(wù)模式。
沒有長期的容量合同（這對于確保其他大多數(shù)地區(qū)的融資至關(guān)重要），那么德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)部署電池儲能系統(tǒng)完全是商業(yè)行為，這將面臨更大市場風(fēng)險。但是，由于沒有電池儲能系統(tǒng)持續(xù)時間的強制要求，大多部署的是持續(xù)時間較短的（一到兩個小時）電池儲能系統(tǒng)。Huntington指出，這些電池儲能系統(tǒng)不僅比4小時儲能系統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng)的成本低得多，而且持續(xù)時間較短的套利利潤不比4小時的電池儲能系統(tǒng)少多少。因此，盡管存在額外的風(fēng)險，但較低的成本和較高的收入使部署短時的儲能系統(tǒng)更具吸引力。
因此這是一個具有獨特特征的市場，但是電池儲能系統(tǒng)和其他儲能系統(tǒng)在幫助電網(wǎng)保持穩(wěn)定運營，并防止類似情況再次發(fā)生方面可以發(fā)揮多大的作用？美國其他地區(qū)可以從中汲取什么教訓(xùn)呢？
美國儲能協(xié)會臨時首席執(zhí)行官Jason Burwen表示：“德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)從商業(yè)運營的角度來部署儲能系統(tǒng)，這表明一些市場參與者看到了經(jīng)濟效益，盡管迄今為止安裝的大多數(shù)電池儲能項目都是用于輔助服務(wù)。
近年來，在美國部署的大多數(shù)長時儲能系統(tǒng)都是通過與受監(jiān)管的公用事業(yè)機構(gòu)簽訂的長期合同來實現(xiàn)的，從而降低了風(fēng)險，并提高了項目融資能力。最近的儲能競價和容量拍賣預(yù)示著美國東部市場也會出現(xiàn)這種情況。根本問題是，是否會有一個有效的價格信號來評估和補償儲能系統(tǒng)對電力系統(tǒng)可靠性貢獻？”
而部署更多的可再生能源發(fā)電設(shè)施導(dǎo)致停電事件的觀點之一是，裝機容量約為4GW風(fēng)力渦輪機由于嚴(yán)寒天氣停止運轉(zhuǎn)。但與停止運行的裝機容量20GW以上的化石燃料發(fā)電設(shè)施和核能發(fā)電設(shè)施相比卻相形見絀。如果德克薩斯州的電力運營商不愿意為構(gòu)建更具彈性的電力系統(tǒng)支付額外費用，那么作為提高電網(wǎng)彈性的電池儲能系統(tǒng)價值可能難以體現(xiàn)。
FlexGen公司是德克薩斯州規(guī)模最大的一個電池儲能系統(tǒng)開發(fā)商和集成商。該公司首席運營官Alan Grosse表示，“我們?yōu)榈驴怂_斯州客戶部署的電池儲能系統(tǒng)在停電期間的運行表現(xiàn)良好。而這些電池儲能系統(tǒng)為應(yīng)對這場風(fēng)暴提供了電力支持，并且正常運行時間超過99％。”
Grosse表示，F(xiàn)lexGen公司并不會就特定區(qū)域的市場設(shè)計或政策發(fā)表自己觀點，而是致力于支持其獨立的電力生產(chǎn)商（IPP）和公用事業(yè)的客戶實現(xiàn)各自市場的目標(biāo)，但他指出，電池儲能系統(tǒng)在緩解德克薩斯州和其他地方電網(wǎng)在極端天氣或其他導(dǎo)致停電的條件下所面臨的一些技術(shù)問題方面發(fā)揮了重要作用。
儲能系統(tǒng)作為“黑啟動”電源就是一個例子，可以幫助關(guān)閉的發(fā)電設(shè)施重新上線運營。FlexGen公司和其他電池儲能提供商部署的電池儲能系統(tǒng)證明了這一點。
Grosse表示：“現(xiàn)有的電池儲能系統(tǒng)可為電網(wǎng)的變壓器、變電站和傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C發(fā)電廠的運行提供幫助，還有助于在停電時以及在電網(wǎng)重新供電期間調(diào)節(jié)電壓?！?
分布和多樣化：減輕風(fēng)險
大型電池儲能系統(tǒng)通常不會在任何給定時間為大部分電網(wǎng)提供備用電源。IHS Markit公司 Huntington表示，當(dāng)前鋰離子電池儲能系統(tǒng)可以緩解可再生能源發(fā)電的間歇性，但是對于“多日可靠性事件”（例如在美國發(fā)生的長時間停電事故）卻無濟于事。雖然天然氣峰值發(fā)電廠可以應(yīng)對停電事件，但在德克薩斯州出現(xiàn)極寒天氣情況下，這些發(fā)電廠由于供氣困境并不能正常發(fā)電。
Huntington指出，電網(wǎng)資源的多樣性通常可以提高可靠性，因此，雖然部署更多的、可再生能源發(fā)電設(shè)施和電池儲能系統(tǒng)可能無法從根本上解決電網(wǎng)可靠性問題，但肯定有助于緩解這些問題。美國儲能協(xié)會的臨時首席執(zhí)行官Jason Burwen對此表示認(rèn)同。
Burwen說：“多樣化的可靠電力來源可以緩解單一類型發(fā)電資產(chǎn)中斷供電的不利影響，例如德克薩斯州運營的天然氣發(fā)電廠，并增加間歇性可再生能源發(fā)電對電力資源充足性的貢獻。多元化是管理電力系統(tǒng)風(fēng)險的主要原則，而部署儲能系統(tǒng)則將實現(xiàn)電力來源的多樣化。用戶可以將電池儲能系統(tǒng)部署電網(wǎng)的任何地方（客戶、配電、輸電或現(xiàn)場發(fā)電），還可以在不同領(lǐng)域使用不同儲能技術(shù)，例如建筑物的熱儲能，輸電領(lǐng)域的抽水蓄能，以及液態(tài)空氣儲能技術(shù)。此外，電動汽車就是一種移動的儲能系統(tǒng)，并且可以為家庭用戶電力供應(yīng)提高彈性。”
隨著電網(wǎng)擺脫對單一能源依賴，分布式能源包括家庭或社區(qū)太陽能+儲能項目是其中的一個解決方案。Burwen引用了加利福尼亞州最近在波多黎各發(fā)生的森林火災(zāi)和颶風(fēng)的例子說：“人們在加州關(guān)閉一些電力設(shè)施導(dǎo)致輪流停電之后開始關(guān)注儲能系統(tǒng)部署。而那些在德克薩斯州和其他地方經(jīng)歷了長時間停電的用戶可能會更多地部署儲能系統(tǒng)，尤其是與太陽能發(fā)電設(shè)施結(jié)合使用，這并非沒有道理?！?
他指出，儲能系統(tǒng)可以幫助用戶應(yīng)對電力中斷，尤其是在更長時間內(nèi)支持關(guān)鍵負(fù)載方面。這就是在森林火災(zāi)導(dǎo)致一些電力設(shè)施關(guān)閉之后，用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)部署在加利福尼亞州激增的原因。儲能系統(tǒng)也可以作為本地電力基礎(chǔ)設(shè)施的一部分進行部署，以提供備用電源，例如為急救人員或關(guān)鍵設(shè)施提供支持。
在此次停電期間，德克薩斯州的一些住宅用戶依賴柴油發(fā)電機供電或取暖，但該州發(fā)生了數(shù)百起一氧化碳中毒事件。
Burwen表示，很顯然，家庭用戶和電網(wǎng)供電都需要提供彈性，住宅用戶采用的太陽能+儲能系統(tǒng)和虛擬電廠（VPP）可以結(jié)合起來。最好的方法是讓電池儲能系統(tǒng)等分布式能源在多用途框架中運行，這將確保分布式儲能系統(tǒng)可以提供本地服務(wù)和批量服務(wù)，這在德克薩斯州還不太常見。
FlexGen公司首席運營官Alan Grosse表示：“電池儲能系統(tǒng)是一種經(jīng)濟可靠的實現(xiàn)分布式發(fā)電的方法——更加模塊化、更靈活的能源技術(shù)，更接近其所提供的能源。當(dāng)電力生產(chǎn)更加分散時，儲存的能量可用于提高能效和彈性。當(dāng)電池儲能系統(tǒng)與社區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施或太陽能發(fā)電設(shè)施結(jié)合使用時，即使大型電網(wǎng)停止運行，孤立運營的配電網(wǎng)仍將繼續(xù)為用戶提供可靠電力?！?
Grosse認(rèn)為，分布式儲能系統(tǒng)的普及率將在未來幾年內(nèi)顯著提高，能源市場將會采用負(fù)擔(dān)得起的可以有效應(yīng)對天氣事件和自然災(zāi)害的能源解決方案，而德克薩斯州遭遇的此次風(fēng)暴凸顯了電池儲能系統(tǒng)在能源市場中的機會。
HIS Markit公司的Huntington表示，在以往，停電事件導(dǎo)致人們對部署備用柴油發(fā)電機的興趣增加，而如今開始轉(zhuǎn)化為對于部署住宅太陽能+儲能系統(tǒng)的興趣。他認(rèn)為，雖然電池儲能系統(tǒng)在住宅用戶層面將會增長，但聚合虛擬發(fā)電廠（VPP）可能是一種有效的分布式但協(xié)調(diào)一致的解決方案。
他說，“隨著越來越多的住宅用戶部署用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)聚合商可以利用分布式電池儲能系統(tǒng)的備用容量，并將其競標(biāo)到批發(fā)市場，從而也有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性。而實現(xiàn)這個目標(biāo)還有一段距離，因此需要部署更多的用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)?！?
Key Capture Energy公司在德克薩斯州休斯頓附近部署10MW電池儲能系統(tǒng)
部署長時儲能解決方案
德克薩斯州發(fā)生大規(guī)模停長時電的事件并非史無前例，更糟糕的是，科學(xué)家普遍認(rèn)為，冬季風(fēng)暴不僅是氣候變化造成的不可預(yù)測性征兆，而且這些極端天氣事件將在未來會增加發(fā)生頻率和破壞程度。
因此在未來需要部署更多長時儲能解決方案，而在涉及能源轉(zhuǎn)型時，很可能包含多種因素。例如，某些長時儲能系統(tǒng)可以提供幾天甚至幾周的電力，但是目前這樣做的成本很高，而這樣的儲能系統(tǒng)一年可能只能使用幾次，很難收回投資。
美國儲能協(xié)會的Burwen說：“從長遠來看，持續(xù)放電更長時間的儲能系統(tǒng)最終將替代燃料發(fā)電設(shè)施，以提供電力系統(tǒng)的可靠性。但是，正如我們所了解的那樣，大部分市場潛力將取決于監(jiān)管機構(gòu)和政策制定者的所作所為。他們需要解答以下這些問題：能夠改革資源充足率的評估方式嗎？在確保避免負(fù)載損失方面，是否會努力使最終用戶有更多發(fā)言權(quán)？會促進分布式儲能系統(tǒng)的部署并修改法規(guī)利用它嗎？美國聯(lián)邦政府能夠提供投資稅收抵免來增加儲能系統(tǒng)的部署嗎？”
